Question

19、小紅猜想動能的大小可能與物體質量和運動速度有關，于是設計了如圖甲、乙所示的實驗，探究動能的大小與哪些因素有關．

（1）讓質量相同的兩個小球沿同一光滑斜面分別從A處和B處開始向下運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，如圖甲所示．
（2）讓不同質量的兩個小球沿同一光滑斜面分別從B處開始向下運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，如圖乙所示．
上述甲、乙兩組實驗中：
①乙圖中讓不同質量的兩個小球從同一高度滾下的目的是兩球到達水平面時，具有相同的

速度

．
②選用圖甲探究的是動能與

運動速度

的關系，理由是：兩球

質量

相等；得出的結論是：

物體質量一定時，運動速度越大，動能越大

．
③選用圖乙探究的是動能與

質量

的關系，得出的結論是：

運動速度一定時，物體質量越大，動能越大

．
④物理研究方法有許多，如等效替代法、類比法、對比法、控制變量法；本實驗中運用了兩種研究方法，一是

控制變量

法；二是轉換法，就是用紙盒移動的距離長短來表示小球動能的大小．

Answer 1

分析：①在該題中小球的高度在這個題中代表了其速度的大小；
②③解答此題要知道動能的決定因素有兩個：質量和速度，對于這類多因素問題應結合控制變量法進行分析；
④分別控制小球的質量和所處高度不變，這是利用控制變量法研究問題；
球把紙盒推出的距離長，說明的動能大，這是一種轉換的方法．

解答：解：①在此實驗中，小球的高度在這個題中代表了其速度的大小，讓小球從同一高度滾下的目的是兩球到達水平面時能夠具有相同的速度；
②甲圖中兩球的質量相同，高度不同，所以到達底端的速度不同，所以可以探究動能與速度大小的關系；
高度越高的小球運動到底端時速度越大，把紙盒撞擊的更遠，因此說明其動能越大；由此可以得出的結論是：物體質量一定時，運動速度越大，動能越大；
③乙圖中兩球的高度相同，這樣到達底端的速度相同，但它們的質量不同，所以可以探究動能與速度大小的關系；
質量越大的小球把平面上的紙盒撞擊的更遠，說明小球的動能越大，由此可以得出的結論是：在運動速度一定時，物體質量越大，動能越大；
④實驗過程中分別控制質量和速度不變的研究問題方法是利用的控制變量法；
把小球的動能大小轉化為撞擊紙盒距離的長短，這樣研究問題的方法叫轉換法；
故答案為：①速度；
②運動速度，質量，物體質量一定時，運動速度越大，動能越大；
③質量，運動速度一定時，物體質量越大，動能越大；④控制變量法．

點評：此類實驗題目是考查對控制變量法和轉換法的掌握情況，及如何正確的進行結論分析．